本發(fā)明涉及的是新材料領(lǐng)域，具體涉及一種fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備方法。

背景技術(shù)：

在納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，半導(dǎo)體納米異質(zhì)結(jié)，由于其含有不同的成分，在光電化學(xué)、氣敏和催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。材料的性能受其成分、形貌和尺寸的影響，因此生長(zhǎng)不同成分、形貌和尺寸的納米異質(zhì)結(jié)引起了人們極大的興趣。至今為止，國(guó)內(nèi)外的科研工作者合成了大量的納米異質(zhì)結(jié)。例如fe2o3/tio2、fe2o3/sno2、cdse/cds、zno/znfe2o4、ppy@coni-ldh、alco-ldh/mof等等，并廣泛應(yīng)用于催化、傳感等領(lǐng)域，不同的成分和特殊的結(jié)構(gòu)大大提高了材料的性能。與單一的成分相比，不同成分之間的協(xié)同效應(yīng)大大提高了材料的性能。

作為功能氧化物半導(dǎo)體納米材料，fe2o3和sno2在氣敏、催化和電池等領(lǐng)域都展現(xiàn)了優(yōu)異的性能。復(fù)合材料相對(duì)于單一的成分，某方面性能往往得到提高。fe2o3@sno2復(fù)合材料納米異質(zhì)結(jié)在光電化學(xué)、催化和氣敏等方面顯示出更優(yōu)異的性能。

通常情況下，fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)的合成采用兩步法合成，首先得到fe2o3納米結(jié)構(gòu)，然后再在fe2o3納米結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)sno2納米結(jié)構(gòu)，從而得到fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)。關(guān)于一步水熱法合成fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒尚未見(jiàn)報(bào)道。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的一步制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種a-fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備方法，該方法采用水熱方法，通過(guò)一步簡(jiǎn)單的混合過(guò)程合成出fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒，簡(jiǎn)單易行，避免了傳統(tǒng)過(guò)程中首先得到fe2o3再?gòu)?fù)合sno2的繁瑣處理過(guò)程。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備方法，包括以下步驟：首先配制0.2mol/l的硝酸鐵溶液，將一定量的錫酸鈉加入到硝酸鐵水溶液中，磁力攪拌10-30min，分散均勻得到混合液；然后在120-200℃下反應(yīng)1-12小時(shí)；最后經(jīng)過(guò)離心分離、洗滌和干燥，得到fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒。

作為優(yōu)選，所述的錫酸鈉和硝酸鐵的摩爾比為1:10-1:2。

作為優(yōu)選，所述的混合溶液中錫酸鈉的摩爾濃度為0.020-0.100mol/l。

作為優(yōu)選，所述的硝酸鐵的摩爾濃度為0.200mol/l。

作為優(yōu)選，所述洗滌，分別采用水和乙醇對(duì)產(chǎn)品洗滌。

作為優(yōu)選，所述干燥采用烘箱干燥，干燥溫度為50-80℃，時(shí)間為6-24h。

本發(fā)明具有以下有益效果：1、采用一步水熱方法，制備條件溫和，工藝簡(jiǎn)單；

2、本發(fā)明制備方法可得到核殼結(jié)構(gòu)的fe2o3@sno2納米棒，制備的fe2o3@sno2納米棒，長(zhǎng)度約為100-200nm；以fe2o3納米棒為核，sno2納米粒子為殼組成；

3、與fe2o3相比，fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒對(duì)乙醇表現(xiàn)出更高的靈敏度；

4、fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒在氣體傳感、光電轉(zhuǎn)換、光催化等領(lǐng)域具有大的應(yīng)用潛力。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；

圖1本發(fā)明實(shí)施例錫酸鈉和硝酸鐵不同摩爾比樣品的xrd圖譜。

圖2本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)品的edx元素分布mappings圖。

圖3本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)品的電鏡圖，其中，(a，b)為fe-sem圖，(c，d)為tem圖，(e)為單個(gè)納米棒的tem圖，(f)為hrtem圖（內(nèi)附saed圖）。

圖4本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)品的xps圖譜。

圖5本發(fā)明實(shí)施例2產(chǎn)品的fe-sem電鏡圖。

圖6本發(fā)明實(shí)施例3產(chǎn)品的fe-sem電鏡圖。

圖7a是本發(fā)明實(shí)施例1制備的fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒氣敏傳感器對(duì)不同濃度乙醇的響應(yīng)曲線圖；b是fe2o3氣敏傳感器對(duì)不同濃度乙醇的響應(yīng)曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1：一種fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備方法，包括以下步驟：

（1）將0.2mmol錫酸鈉加入到10ml0.200mol/l硝酸鐵水溶液中，采用磁力攪拌30min，得到懸濁液；

（2）將懸濁液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，升溫至160℃，反應(yīng)6h，反應(yīng)完后隨爐冷卻；

（3）將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，得到固體粉末，接著依次用蒸餾水、乙醇洗滌，然后在60℃下干燥24h，得到fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒。

采用x射線粉末衍射（xrd）、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（fe-sem）和透射電子顯微鏡（tem）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析。

圖1（b）是實(shí)施例1產(chǎn)品的xrd圖，結(jié)果表明本實(shí)施例產(chǎn)品是六方晶型的fe2o3相；sno2為無(wú)定型相，xrd圖譜上看不到其衍射峰。圖2為實(shí)施例1產(chǎn)品的edx元素分布mappings圖，由圖可以看到產(chǎn)品為fe2o3納米棒為核，sno2納米粒子為殼組成的核殼結(jié)構(gòu)。

圖3（a）（b）為實(shí)施例1產(chǎn)品的sem圖，圖3（c，d）為實(shí)施例1產(chǎn)品的tem圖，圖3（e）為單個(gè)納米棒的tem圖，圖3（f）為單個(gè)納米棒的高分辨透射電鏡圖和選區(qū)電子衍射圖。從圖中可以看出，實(shí)施例1產(chǎn)品的長(zhǎng)度約為100-200nm，大小均勻；晶格條文清晰，結(jié)晶良好，為多晶結(jié)構(gòu)。

圖4為實(shí)施例1產(chǎn)品的xps圖，由于xps只能檢測(cè)樣品表面1-10nm厚度的元素。由圖可以看到產(chǎn)品的外殼為sno2。

實(shí)施例2：

（1）將0.4mmol錫酸鈉加入到10ml0.200mol/l硝酸鐵水溶液中，采用磁力攪拌20min，得到懸濁液；

（2）將懸濁液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，升溫至160℃，反應(yīng)6h，反應(yīng)完后隨爐冷卻；

（3）將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，得到固體粉末，接著依次用蒸餾水、乙醇洗滌，然后在70℃下干燥16h，得到fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒。

制得的產(chǎn)品與實(shí)施例1基本一致，棒的直徑略微加大，其xrd如圖1（c）和掃瞄電鏡圖如圖5（a）（b）所示。

實(shí)施例3：

（1）將1mmol錫酸鈉加入到10ml0.200mol/l硝酸鐵水溶液中，采用磁力攪拌10min，得到懸濁液；

（2）將懸濁液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，升溫至200℃，反應(yīng)12h，反應(yīng)完后隨爐冷卻；

（3）將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，得到固體粉末，接著依次用蒸餾水、乙醇洗滌，然后在80℃下干燥12h，得到fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒。

制得的產(chǎn)品與實(shí)施例1基本一致，棒的直徑變大，與棒上生長(zhǎng)的sno2納米粒子變多有關(guān)。其xrd如圖1（d），掃瞄電鏡圖如圖6（a）（b）所示。

實(shí)施例4：

以實(shí)施例1制備的fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒測(cè)試其氣敏性能。具體為：fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒和fe2o3樣品與一定量的無(wú)水乙醇混合成糊狀。將糊均勻致密地涂在有四個(gè)pt電極的al2o3微米管上后，將其焊接在基座上。氣敏性測(cè)試在昆明貴研金峰科技有限公司生產(chǎn)的jf02e系統(tǒng)上進(jìn)行。測(cè)試濃度范圍100–500ppm，溫度180°c，控溫系統(tǒng)的壓強(qiáng)：2.0–5.0v。

圖7為實(shí)施例1制備的fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒氣敏傳感器對(duì)不同濃度乙醇的響應(yīng)曲線圖。當(dāng)乙醇濃度為100ppm時(shí)，fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒對(duì)乙醇的靈敏度為14.3。隨著乙醇濃度從100ppm增加到500ppm時(shí)，fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒的靈敏度分別從14.3增加到58.7。而fe2o3樣品的靈敏度從9.6增加到29.3。fe2o3@sno2核殼結(jié)構(gòu)納米棒表現(xiàn)出比f(wàn)e2o3樣品更高的靈敏度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。